11月16日，陸軍軍醫大學基礎醫學院副研究員張寬課題組、研究員諶小維課題組與德國慕尼黑工業大學團隊等合作，在《自然-神經科學》上發表論文，發現學習過程可誘導皮層星形膠質細胞產生新的鈣信號，該信號由尼古丁受體所介導，對記憶維持至關重要。
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記憶是如何維持的？人們對其詳細機制尚不清楚，相關研究主要集中于神經元在記憶維持中的作用。
研究發現，記憶的維持需要在特定神經環路中，神經元之間形態和功能連接（突觸連接）的增強。因此，任何能夠改變神經元突觸連續強度的因素，都可能影響記憶維持。
星形膠質細胞是哺乳動物大腦內分布最廣泛的一種細胞類型。它可以通過調控胞內鈣離子濃度而對神經元的活動產生應答，進而釋放“膠質遞質”，并調控突觸功能。
另外，星形膠質細胞還表達多種類型的神經遞質受體。通過這些受體，它可對包括聲音、光線、氣味及痛覺在內的多種感覺刺激產生“鈣應答”。因此，它很可能參與了記憶的形成和維持。
但是，由于技術手段限制，很難在活體動物對單個星形膠質細胞進行識別，更無法在整個學習記憶過程中，同步記錄星形膠質細胞鈣信號的動態過程。
“近年來，通過與其他團隊合作，我們成功開發了星形膠質細胞雙光子活體鈣成像技術，可以在群體細胞-單細胞-亞細胞（細胞突起或終足）多個尺度上，實現對活體動物大腦星形膠質細胞鈣信號的功能成像和分析。我們還開發了自由清醒動物星形膠質細胞鈣信號光纖記錄技術，實現了對星形膠質細胞鈣活動的同步記錄。”論文第一作者張寬告訴《中國科學報》。
利用這些技術條件，作者首次發現了學習過程所誘導的星形膠質細胞鈣信號。該信號被由感覺刺激激活的星形膠質細胞尼古丁受體所介導，與記憶行為同步維持或消失。特異性敲除星形膠質細胞尼古丁受體可明顯破壞記憶維持過程。
張寬表示，研究結果表明星形膠質細胞尼古丁受體對于記憶維持十分重要。這為人們理解記憶維持的機制闡明了新方向，也為記憶功能障礙干預提供了新靶標。
“未來，我們將繼續圍繞星形膠質細胞在多種認知行為中的生理功能開展研究。同時，結合多種神經退行性疾病模型，探討其星形膠質細胞病理生理機制以及其潛在的星形膠質細胞干預靶點。”他說。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41593-021-00949-8